Недостижимость абсолютного нуля.

Недостижимость абсолютного нуля.

• Абсолютный нуль. Чтобы показать связь между тепловой теоремой Нернста и третьим законом термодинамики, необходимо изучить некоторые общие условия охлаждения системы. Поэтому рассмотрим систему, которая охлаждается переходом из состояния а в другое состояние а — / — да. Где а-внешние параметры, такие как объем и магнитное поле.

Поэтому мы должны требовать этого С(ТВ)= с (Т2, а +да),(8.10） Потому что процесс a — > a + Dl должен быть обратимым и адиабатическим. Конечно, можно снизить температуру за счет эквиэнтропийной работы системы, но если конечная температура T2 может быть равна нулю, то обязательно существует связь между энтропией состояний a и a -. Th. 5(А +да, Γ= 0)= 5(а, Γ= 0)+ j в ’ Ф-ц. (8.11） О

 В соотношении (8.11) величина CJT =(dS / dT) a положительна(мы знаем это из критерия устойчивости), поэтому 5 (a + Yes)больше S (a) при T = 0.In по закону термодинамики, невозможно достичь температуры T2 = 0 в процессе, начатом при Tx> 0,5(a — | — Da), не может превышать 5 (a). Могу ли я сделать 5 (a- | -Yes) меньше, чем S (a)?Очевидно not. So мы могли бы начать процесс при температуре T2> 0 и достичь T] = 0 в обратном процессе. Остается только одна возможность： 5 (а-F-да)= 5 (А) Т-0、 Или ПРИ T = 0 AS = 0, (8.12） Это содержание теоремы Нернста 1. T = 0 производная. Из заявления Тю ^ j = 0 и А-> 0,(8.13） если A является термодинамической переменной, которая остается конечной при 7 = 0, вы можете сделать еще много выводов.

Очевидно, что для достижения самой низкой температуры необходимо прибегать к теплоизоляции и (насколько это возможно) обратимым процессам. Людмила Фирмаль

• Доказательство. Рассмотрим обратимый процесс-> a да： Д5 = С. Да+ ….(8.14） Если T = 0 и D5 = 0, то T 0 должен иметь IIM dSJda = 0 С to для параметра меньше нуля да. Дайте отношения как частный случай. Мы видим, что при T = 0 коэффициент расширения исчезает, а тангенс кривой давления пара выравнивается*).Потеря объема dPjdT[в области насыщения dPjdT =(dR / dT) y]может четко наблюдаться в случае жидкого гелия. 2.To низкая температура. Например, при адиабатическом расширении пара в машине Linde можно получить очень низкую температуру примерно до 3°K. во-первых, воздух непосредственно сжижается.

Жидкий воздух используется для охлаждения водорода ниже его температуры инверсии. Жидкий водород служит для охлаждения гелия, который является конечным рабочим веществом. Сжижая гелий, ясно достигнуть температуру кипения гелия, и температура кипения близко к 4°к. когда жидкость испаряется свободно, температуру можно понизить немного больше. (Благодаря интенсивной прокачке ключи достигли температуры 0,8°к!(Д7 ) \ «)

Конечно, этот последний результат третьего закона термодинамики также может быть выведен непосредственно из уравнения Клапейрона(Глава 6,§ 2, стр. Расширение V — > V(SV. In идеальный случай, 5 = const или =(8.16） АВ]-(ДС / ДТ)(8L7） дв 1 ДТ Итак, эффект, полученный на 1 шаге, описывается следующим соотношением: (ДС / дв) Т〜(ДС} ДТ) в Эта связь может быть записана по-разному, например, в виде: С тех пор И \ DV)Т — \ 0т /、

Общим для всех этих выражений является то, что с таким ограничением, как T-> 0, они становятся неопределенной формой 0:0.Используя уравнение состояния с учетом квантовой теории, можно показать, что числитель стремится к нулю быстрее знаменателя, и в результате эффект охлаждения окончательно устраняется. И это тоже. Абсолютный ноль объявляет Третий закон термодинамики, который отрицает возможность достижения температуры.

Однако другой процесс-адиабатическое размагничивание-позволяет получить температуры, которые на несколько порядков ниже температуры кипения жидкого гелия 1).Некоторые парамагнитные соли, например Сё504 (Н20) л, сначала охлаждаются примерно до 1-2 ° к сильным магнитным полем в жидком гелии. Когда это поле выключено, температура может упасть примерно до 0,001 ° K. To кратко рассмотрим этот процесс, воспользуемся уравнениями термодинамики магнитных явлений, но、 ’) В последнее время, растворяя жидкий HE3 g в жидком He4, мы добились больших успехов в получении низких температур (см.[37]). Записи

Я имел дело с системами, которые находятся во внешнем поле. Если намагниченность M (равная магнитному моменту молярного объема) помещена в магнитное поле, то она обладает потенциальной энергией (M•для наших целей мы можем игнорировать изменение объема и исходить из следующего основного уравнения). ТДС = дю-3VdM、 Ф = У-М&Е-Ц、 (8.19)） dF = — SdT-Md3e. последнее уравнение означает важное уравнение. (8.20）

• Кроме того, по аналогии с формулой (8.17) можно записать охлаждение Д7 за счет адиабатического уменьшения магнитного поля. 。 (8.21） т. Но d2F ДМ (8.22)） шаблон DTD.• И вот таким образом Т. М. (8.23.)） С ст ^ ДТ Для парамагнетиков дифференциальный dMjdT отрицателен, поэтому он охлаждается при удалении магнитного поля. Но при абсолютном нуле ！) Внутреннее поле однородно только с эллипсоидом.

Свободная энергия, определенная в уравнении (8.19), традиционно обозначается через F, но поскольку величина задачи является термодинамическим потенциалом Гиббса, логичнее использовать символ<7 (см. Главу 3, Глава 3, стр. 3). Третий закон термодинамики (dM / dT = dSjd ^ 6 и позже） Лим — > — = 0 Т — > А 0(8.24） Именно поэтому термодинамика накладывает определенные ограничения на теорию строения вещества. Например, классическая церемония Ланжевена M = N » [cthi ^ -^] (8.25） Он не удерживается при низких температурах, поскольку не согласуется с условиями (8.24). чтобы правильно установить пределы, квантование должно быть введено в выражения (8.23) и (8.21).

На самом деле, форма намагниченного объекта играет определенную роль. Людмила Фирмаль

Смотрите также:

Предмет термодинамика

Химическое сродстово	Постоянная давления пара
Третий закон термодинамики.Тепловая теорема нернста	Системы во внешних полях. Гравитационное поле